Nondestructive instrumented indentation test is the method to evaluate the mechanical properties by analyzing load - displacement curve when forming indentation on the surface of the specimen within hundreds of micro-indentation depth. Resistance spot welded samples are known to difficult to measure the local mechanical properties due to the combination of microstructural changes with heat input. Particularly, more difficulties arise to evaluate local mechanical properties of resistance spot welds because of having narrow HAZ, as well as dramatic changed in microstructure and hardness properties across the welds. In this study, evaluation of the local mechanical properties of resistance spot welds was carried out using the characterization of Instrumented Indentation testing. Resistance spot welding were performed for 590MPa DP (Dual Phase) steels and 780MPa TRIP (Transformation Induced Plasticity) steels following ISO 18278-2 condition. Mechanical properties of base metal using tensile test and Instrumented Indentation test showed similar results. Also it is possible to measure local mechanical properties of the center of fusion zone, edge of fusion zone, HAZ and base metal regions by using instrumented indentation test. Therefore, measurement of local mechanical properties using instrumented indentation test is efficient, reliable and relatively simple technique to evaluate the tensile strength, yield strength and hardening exponent.
Kim, Young-Cheon;Kang, Seung-Kyun;Ahn, Hee-Jun;Kim, Kwang-Ho;Kwon, Dongil
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.7
no.1
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pp.41-47
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2011
Residual stress is the key parameter for reliability and lifetime assessment because it can reduce the fatigue strength and fracture properties of industrial structures. Recently, instrumented indentation testing (IIT) has been widely used for evaluating it, since it does not need specific specimen and time-consuming procedure. However, conventional Oliver-Pharr method, which is used for calibrating contact depth to analyze indentation load-depth curve, cannot estimate plastic pile-up between indenter and surface of specimen. Here, we introduce f parameter which is the ratio of contact depth and maximum depth, to consider pile-up height. And, its application for evaluating residual stress of weldment is introduced.
Apparent mechanical properties in structural components can be different from the initially designed values due to the formation of the residual stress in metal forming and welding. Therefore, the evaluation of residual stress has great importance in the reliability diagnosis of structural components. A nondestructive instrumented indentation technique has been proposed to evaluate various strength concerning mechanical properties from the analysis of load-depth curve. In this study, quantitative residual stress estimation on API X65 welded joints for natural gas pipeline was performed by analyzing the variation of indentation loading curve by residual stress through a new proposed theoretical model. The residual stress from the indentation method was compared with that from the saw-cutting method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.9
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pp.1081-1086
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2012
This study deals with hardness evaluation for spot welding by using an instrumented indentation technique to improve the quality of the inspection methodology. First, an instrumented indentation test and a Rockwell hardness test were performed for normal and abnormal spot welding. The hardness to indentation force-displacement curve obtained using each of the tests was compared. Furthermore, an analysis was conducted using the hardness obtained by the instrumented indentation technique. A quality control standard based on reliability was this evaluated for spot welding.
Approaches for analyzing indentation hardness are still controversial, although the instrumented indentation technique has been generalized as one powerful method that can record surface deformation behaviors. Material pile-ups around the indenter/surface contact region make the conventional Oliver and Pharr's analysis on the instrumented indentation curve inaccurate. Thus, in order to prove the validity of the hardness analyses, five approaches were applied to the experimental data obtained from fused quartz and (100) monocrystalline tungsten specimens; an elastic recovery analysis on instrumented indentation curves, three indentation work analyses on the unit plastic volume, and a differentiation analysis on remnant indentation morphologies were tried. Five kinds of indentation hardness overlapped on one result plot showed the validity of each analysis. The modified indentation work approach based on a new definition of plastic volume showed consistent results with those from the Oliver-Pharr's and image differentiation methods. In the case of pile-up accompanying deformation, the Oliver-Pharr's and image differentiation methods showed the upper and lower limits of indentation hardness, respectively.
The stress-strain relation of aluminum (Al) alloy foam cell wall was evaluated by the instrumented sharp indentation method. The indentation in a few micron ranges was performed on the cell wall of Al-alloy foam having a composition or Al-3wt.%Si-2wt.%Cu-2wt.%Mg as well as its precursor (material prior to foaming). To extract the stress-stram relation in terms of yield stress ${\sigma}_y$, strain hardening exponent n and elastic modulus E, the closed-form dimensionless relationships between load-indentation depth curve and elasto-plastic property were used. The tensile properties of precursor material of Al-alloy foam were also measured independently by uni-axial tensile test. In order to verify the validity of the extracted stress-strain relation, it was compared with the results of tensile test and finite element (FE) analysis. A modified cubic-spherical lattice model was proposed to analyze the compressive behavior of the Al-alloy foam. The material parameters extracted by the instrumented nanoindentation method allowed the model to predict the compressive behavior of the Al-alloy foam accurately.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.4
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pp.76-81
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2011
UV imprinting process can manufacture high-functional optical components with low cost. If hard polymers can be used as transparent molds at this process, the cost will be much lower. However, there are limited researches to predict the machinability and the burr of hard polymers. Therefore, a new method to predict them by analyzing load-depth curves which can be obtained by the instrumented indentation test was developed in this study. The load-depth curve contains elastic deformation and plastic deformation simultaneously. The ratio of the plastic deformation over the sum of the two deformation is proportional to the ductility of materials which is one of the parameters of the machinability and the burr. The instrumented indentation tests were performed on the transparent molds of the hard polymers and the values of ratio were calculated. The machinability and the burr of three kinds of hard polymers were predicted by the ratio, and the prediction was in agreement with the experimental results from the machined surfaces of the three kinds of hard polymers.
This study is performed to compare characteristics of various measurement technique for weld residual stress. AISI 304 plate with one path weld on the surface was manufactured for this study. Hole drilling method, X-ray diffraction method and instrumented indentation method were used to measure the residual stress before and after welding. All the results were compared and analyzed.
This study is performed to understand three dimensional characteristics of weld residual stress for the surface weld on the stainless steel plate. AISI 304 plate with one path weld on the surface was used as a test specimen. Finite element analysis was done to analyze thermal transient and residual stress due to weld. The result of finite element analysis was validated by previous paper and measurement data. Among various techniques for residual stress measurement, instrumented ball indentation method was applied. The calculated residual stresses by finite element analysis showed good agreement with the measured results.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.34
no.2
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pp.415-424
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2014
The carrying capacity of existing concrete structures is evaluated by the measured data from displacement and strain gauges for given loads and the results of numerical analysis that are compared with the measured ones. Consequently, this process could be accomplished in doing the direct measurement of residual stress on existing concrete. This study is concerned with the development of IITC (Instrumented Indentation Technique for Concrete) system which is based on the experimental stress analysis technique using non-destructive test method to evaluate the residual stress of concrete structures depending on the types of applied loadings in analysing indentation load - indentation depth curve derived experimentally on concrete surface. As a result, in this paper, almost all of systematized H/W and S/W were newly developed to estimate the residual stresses of concrete structures. Thus, the creation of new experimental equations for deriving residual stresses and automatical calculations of residual stresses using the empirical formula can lead to evaluate the structural resistances conveniently in the structures from construction phase to maintenance stage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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